偏心轮夹紧机构

在夹具的各种夹紧机构中，以斜楔、螺旋、偏心、铰链机构以及由它们组合而成的夹紧装置应用最为普遍。

一、斜楔夹紧机构

1．夹紧力计算

图3-10夹紧受力图

由上面受力图可知，斜楔静力平衡条件为：

F1＋FRX ＝FQ

其中：F1＝FW tanφ1 ； FRX＝FW tan(α＋φ2)代入上式计算得：

式中：FW 斜楔对工件夹紧力

α 斜楔升角

FQ 原始作用力

φ1 斜楔与工件之间的摩擦角

φ2 斜楔与夹具体之间的摩擦角

2．增力比计算

增力比iF＝夹紧力／原始作用力

如果不考虑摩擦影响理想增力比（即忽略摩擦角）：

3．夹紧行程比计算

图3-11 夹紧受力

工件所要求的夹紧行程h与斜楔相应移动的距离s之比成为行程比iS。由上图可知：夹紧行程＝工件被夹紧行程h/斜楔移动距离S

4．自锁条件

图3-12自锁受力

上图为原始作用力FQ停止作用后斜楔的受力情况。斜楔楔入后，原始力去除，斜楔体自锁条件为F1>FRX

FW tanφ1> FW tan(α-φ2)

φ1> α-φ2或α〈φ1 ＋φ2

因此自锁条件是斜楔升角小于斜楔与工件、与夹具体之间的摩擦角之和，钢件：f＝0.1～0.15摩擦角φ＝5°43′～8°30′，故α<10°～17°

5．升角α的选择

手动夹紧α＝6°～8°，机动夹紧α≤12°，不需要自锁α＝15°～30°

6．结构设计

包括：手动夹紧机构、气动或液压夹紧、斜楔与压板与螺旋等组合结构。

斜楔夹紧机构的计算见下表

二、螺旋夹紧机构

螺旋夹紧机构在生产中使用极为普遍。螺旋夹紧机构结构简单、夹紧行程大，特别是它具有增

力大、自锁性能好两大特点，其许多元件都已标准化，很适用于手动夹紧。它主要有两种典型的结

构形式。

1.单个螺旋夹紧机构

下图a所示为GB/T2161-91六角头压紧螺钉，它是螺钉头部直接压紧工件的一种结构。下图b所示在螺钉头部装上摆动压块，可防止螺钉转动时损伤工件表面或带动工件转动。下图c为用GB/T2149-91球面带肩螺母夹紧结构。

图3-13 单螺旋夹紧

2.螺旋压板夹紧机构

夹紧机构中，结构型式变化最多的是螺旋压板机构。下图中所示为常用的五种典型机构。

图3-14 典型螺旋压板结构

三、偏心夹紧机构

用偏心件直接或间接夹紧工件的机构，称为偏心夹紧机构。偏心件一般有圆偏心和曲线偏心两种类型，圆偏心因结构简单、制造容易而得到广泛的应用。

下图所示为常见的几种圆偏心夹紧机构。圆偏心夹紧机构操作方便、夹紧迅速，缺点是夹紧力和夹紧行程均不大，结构不耐振，自锁可靠性差，故一般适用于夹紧行程及切削负荷较小且平稳的场合。

图3-15偏心夹紧

1.圆偏心轮的应用特性

图3-16偏心轮夹紧特征

上图所示偏心轮直径D，偏心距e。

与斜楔夹紧比较，偏心夹紧主要是圆周上各接触点的升角α不是一个常数。

图3-17 偏心轮升角

如上图知，从任意接触点K分别作与回转中心O、几何中心O1的连线，LOKO1就是K点的升角αK

式中θ——偏心轮回转角度

随着回转角的增大，升角也随之增大，P点处的升角接近最大值，此时OO1连线处于水平位置。

回转焦大于90度以后，升角将随回转角增大而减小，θ=180度时，n点的升角为0度。圆偏心轮升角变化的特性与自锁条件、工作段选择及结构设计等关系极大。

2.圆偏心轮的主要几何参数

（1）自锁条件由于圆偏心轮的弧形楔夹紧与斜楔夹紧的实质相同，因此其自锁条件

（2）若选择1、2之间的弧为工作段（见下图），则夹紧行程

故得:

3.偏心率及结构设计

根据圆偏心轮的自锁条件

D/e之值称为偏心率。D/e值大的自锁性能好，但轮廓尺寸大。当圆偏心轮的外径相同时，偏心率为14的

有较大的偏心距，因而夹紧行程较大，偏心率为20的更能确保自锁，故选择偏心率时，应视具体情况而

定。

偏心夹紧机构

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图3-36(a)所示直径为D，偏心距为e的偏心轮。偏心轮可以看作是一个绕在转轴上的弧形楔(图中径向影线部分)。将偏心轮上起夹紧作用的廓线展开，如图(b)所示，圆偏心实质是一曲线斜楔，夹紧的最大行程为2e，曲线上各点的升角不相等，P点升角最大则夹紧力最小，但P点附近升角变化小，因而夹紧比较稳定。

(1) 圆偏心夹紧的自锁条件：D/e≥14。D/e值叫做偏心轮的偏心特性，表示偏心轮工作的可靠性，此值大，自锁性能好，但结构尺寸也大。

(2) 增力比：i=12~13。

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(a) (b)

图3-36 圆偏心夹紧及其圆偏心展开图

(a) 偏心轮夹紧(b) 圆偏心展开图

偏心夹紧的主要优点是操作方便，动作迅速，结构简单，其缺点是工作行程小，自锁性不如螺旋夹紧好，结构不耐振，适用于切削平稳且切削力不大的场合，常用于手动夹紧机构。由于偏心轮带手柄，所以在旋转的夹具上不允许用偏心夹紧机构，以防误操

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